Я не утверждаю, что скоро мы поймемвсе. Это совсем другойвопрос. Я не верю,что сейчас мы близки или когда-то приблизимся к пониманию всего, что существует. Я говорю овозможности понимания всего, что понято. Это скорее зависит не от содержания нашего знания, а от егоструктуры. Но структура нашего знания — независимо от возможности его выражения в теориях,составляющих понятное целое — безусловно зависит от самой структуры реальности. Если свободныйрост знания должен продолжаться и если мы, несмотря ни на что приближаемся к тому состоянию, когдаодин человек сможет понять все, что понято, значит, глубина наших теорий должнаувеличиваться достаточно быстро, чтобы обеспечить эту возможность. Это можетпроизойти, еслитолько сама структура реальности настолько едина, что по мере роста нашегознания мы сможем понимать ее все больше и больше. Если это произойдет, то вконечном итоге наши теории станут настолько общими, глубокими и составляющимидруг с другом единое целое, что превратятся в единственную теорию единойструктуры реальности.Эта теория не объяснит все аспекты реальности: это недостижимо. Но она охватит все известныеобъяснения и будет применима ко всей структуре реальности настолько, насколькопоследняя будет понята. В то время как все предыдущие теории относились к конкретнымпредметам, это будет теория всех предметов: ТеорияВсего.
Эта теория, безусловно, не будет последней всвоем роде, она будет первой. В науке считается доказанным, что даже нашилучшие теории обречены быть в некотором роде несовершенными и проблематичными,и мы ожидаем, что в свое время их вытеснят более глубокие и точные теории. Иэтот прогресс не остановится, когда мы откроем универсальную теорию. Например, Ньютондал нам первую универсальную теорию тяготения и объединил, помимо всегопрочего, небесную и земную механику. Но его теории вытеснила общая теорияотносительностиЭйнштейна, которая включает еще и геометрию (которую раньше считали отрасльюматематики) в физике, и поэтому наряду с большей точностью дает более глубокиеобъяснения. Первая универсальная теория — которую я буду называть ТеориейВсего — подобно всемнашим теориям, которые были до нее и будут после нее, не будет ни абсолютноистинной, ни бесконечно глубокой, а потому, в конечном итоге, ее заменит другая теория. Но эта заменапроизойдет не через объединение с теориями других предметов, ибо она сама будеттеорией всех предметов. В прошлом значительный прогресс в понимании иногда имелместо при значительных объединениях. Иногда прогресс был вызван структурнымиизменениями в понимании конкретного предмета, как, например, когда мы пересталисчитать Землю центром Вселенной. После первой Теории Всего уже небудет значительных объединений. Все последующие великие открытия будутпеременами в понимании мира в целом: изменениями в нашем мировоззрении.Создание Теории Всего будет последним большим объединением и в то же времяпервым шагом к возникновению нового мировоззрения. Я считаю, что именно такоеобъединение и изменение происходят сейчас. Подобное мировоззрение и являетсятемой этой книги.
Считаю своей обязанностью сразу подчеркнуть,что я говорю не просто о теории всего, которую в ближайшее время надеютсяоткрыть специалисты в области физики элементарных частиц. Их теория всего стала бы объединеннойтеорией всех основных сил, известных физике, а именно: гравитационных,электромагнитных и ядерных сил. Она также описала бы все типы существующихдробноатомных частиц, их массы, спины, электрические заряды и другие свойства,а также принцип ихвзаимодействия. При наличии достаточно точного описания начального состояния любойизолированной физической системы, такая теория сможет предсказать будущееповедение системы в принципе. В случае, когда точное поведение системыпредсказать невозможно, теория опишет все возможные варианты поведения системыи предскажетвероятность их возникновения. На практике нередки случаи, когда начальные состоянияинтересующих нас систем невозможно определить точно, да и предсказать ихслишком сложно во всех случаях, кроме простейших. Тем не менее, такаяобъединенная теория частиц и сил вместе с определением начального состоянияВселенной к моменту Большого Взрыва (сильный взрыв, от которого произошлаВселенная), в принципе, содержала бы всю информацию, необходимую дляпредсказания всего,что можно предсказать (рисунок 1.1).
Рис. 1.1.Неадекватное понимание теории всего |
Но предсказание — еще не объяснение. Теориявсего, на которуютак надеются, даже совместно с теорией начального состояния, в лучшем случаепредставит лишь крошечную грань истинной Теории Всего. Эта теория сможетпредсказать все (впринципе). Но нельзя ожидать, что она объяснитгораздо больше, чем существующие теории, заисключением нескольких явлений, вызванных особенностями внутриатомных взаимодействий, как-то:столкновения внутри ускорителей частиц и необычная история трансмутаций частицво время БольшогоВзрыва. Что побуждает ученых использовать термин теория всего для названиястоль малого, хотя и захватывающего отрезка знания Я полагаю, еще одиношибочный взгляд на природу науки, который не одобряют многие научные критики,но (увы!) одобряют многие ученые: наука по существу является редукционной. Это все равно, чтосказать, что наукасомнительно упрощает все объяснения, раскладывая их на составляющие. Например,сопротивление стены проникновению или сбиванию объясняется тем, что стена— это огромноескопление взаимодействующих молекул. Свойства этих молекул объясняют на основесоставляющих их атомов, взаимодействия этих атомов друг с другом и так далее домельчайших частиц и самых основных сил. Редукционисты считают, что все научныеобъяснения и, возможно, любые достаточно глубокие объяснения принимают именнотакую форму.
Концепция редукционистов естественноприводит к созданию иерархии предметов и теорий в соответствии с тем, насколько ониблизки к самомунизкому уровню известных предсказательных теорий. В этой иерархии логика иматематика образуют непоколебимые принципы, на которых строится системанаучных взглядов. Фундаментом станет упрощенная теория всего, универсальнаятеория частиц, сил, пространства и времени вместе с некоторой теориейначального состоянияВселенной. Остальная физика образует первые несколько этажей. Астрофизика ихимия займут более высокий уровень, геология — еще более высокий и т. д. Зданиеразделяется на множество башен — предметов еще более высокого уровня: биохимию, биологию и генетику. Внетвердых слоях стратосферы примостились такие предметы, как теория эволюции,экономика, психология и вычислительная техника, которые на этой картине почтинемыслимо вторичны.
В настоящее время у нас есть толькоприближения к упрощенной теории всего. Они уже достаточно точно могутпредсказывать законыдвижения отдельных дробноатомных частиц. Используя эти законы, современныекомпьютеры могут рассчитать движение любой изолированной группы из несколькихвзаимодействующих частиц некоторого элемента, если известно их начальноесостояние. Но даже мельчайшая частичка материи, видимая невооруженным глазом,содержит триллионыатомов, каждый из которых состоит из множества дробноатомных частиц инепрерывно взаимодействует с внешним миром, так что предсказать поведение этой частички непредставляется возможным. Дополняя точные законы движения различными приближениями, мы можемпредсказать некоторые аспекты общего поведения достаточно крупных объектов,например, температуру плавления или кипения данного химического соединения. Большаячасть основной химии была таким образом сведена к физике. Для наук более высокого уровня программаредукционистов —всего лишь дело принципа. Никто на самом деле не собирается выводить принципыбиологии, психологии или политики из принципов физики. Причина, по которойпредметы более высокого уровня вообще поддаются изучению, состоит в том, что вопределенных условияхнепостижимо сложное поведение огромного количества частиц становится меройпростоты и удобопонятности. Это называется исходом: простота высокого уровнялисходит из сложности низкого уровня. Явления высокого уровня с понятнымифактами, которые нельзя просто вывести из теорий низкого уровня, называютсяисходящими явлениями.Например, стена могла быть крепкой, потому что те, кто ее строил, боялись, чтоих враги могут попытаться преодолеть эту стену. Это объяснение прочности стенывысокого уровня невыводимо из объяснения низкого уровня, которое я привел выше(хотя и сопоставимо сним). Строители, враги, страх, пытаться — это исходящие явления. Цель науквысокого уровня —дать нам возможность понять исходящие явления, самыми важными из которых, какмы увидим, являютсяжизнь, мысль и вычисление.
Кстати, противоположность редукционизма— холизм, идея о том, что единственноправильные объяснения составлены на основе систем высокого уровня, — еще более ошибочна, чемредукционизм. Чего ожидают от нас холисты Того, что мы прекратим наши поискимолекулярногопроисхождения болезней Что мы откажемся от того, что люди состоят издробноатомных частиц Там, где существуют упрощенные объяснения, они столь жежеланны, как любые другие. Там, где целые науки упрощаются до наук низкогоуровня, мы, ученые, обязаны найти эти упрощения, так же как обязаны открыватьлюбое знание.
Редукционист считает, что наука заключаетсяв том, чтобы разложить все на составляющие. Инструменталист считает, что цельнауки — предсказывать события. Длякаждого из них существование наук высокого уровня — вопрос удобства. Сложностьмешает нам использовать элементарную физику для получения предсказаний высокогоуровня, поэтому мы гадаем, каковы были бы эти предсказания, если бы мы могли ихполучить, — исходдает нам возможность преуспеть в этом — именно в этом предположительнозаключается смысл наук высокого уровня. Таким образом, для редукционистов иинструменталистов,которые проигнорировали как истинную структуру, так и истинную цель научного знания,основой предсказывающей иерархии физики является, по определению, теория всего. Но для всехостальных научное знание состоит из объяснений, а структура научногообъяснения неотражает иерархию редукционистов. Объяснения существуют на каждом уровнеиерархии. Многие из них независимы и относятся только к понятиям конкретногоуровня (например, медведь съел мед, потому что был голоден). Многиеобъяснения содержат логические выводы, противоположные направлению упрощенных объяснений. Тоесть они объясняют вещи, не разделяя их на более маленькие, простейшие, а рассматривают их каксоставляющие более крупных и сложных вещей, о которых у нас, тем не менее, есть объяснительныетеории. Например,рассмотрим конкретный атом меди на кончике носа статуи сэра Уинстона Черчилля,которая находится на Парламентской Площади в Лондоне. Я попытаюсь объяснить,почему этот атом меди находится там. Это произошло потому, что Черчилль былпремьер-министром впалате общин, которая расположена неподалеку; и потому, что его идеи ируководство способствовали победе Объединенных сил во Второй Мировой войне; ипотому, что принято чествовать таких людей, ставя им памятники; и потому, чтобронза, традиционный материал для таких памятников, содержит медь и т.д. Таким образом,мы объясним физическое наблюдение низкого уровня — присутствие атома меди вопределенном месте —через теории чрезвычайно высокого уровня о таких исходящих явлениях, как идеи, руководство, войнаи традиция.
Нет такой причины, почему должносуществовать, даже в принципе, какое-либо более низкоуровневое объяснение присутствия этого атома меди,чем то, которое я только что привел. Предположим, что упрощенная теория всегов принципе сделала бы низкоуровневое предсказаниевероятности, что такая статуя будет существовать, если известно состояние (скажем)солнечной системы в какое-то более раннее время. Точно также эта теория впринципе описала бы, как эта статуя могла туда попасть. Но такие описания ипредсказания (конечно же, абсолютно нереальные) ничего бы не объясняли. Онипросто описывали бытраекторию движения каждого атома меди от медного рудника через плавильнуюпечь, мастерскую скульптора и т.д. Они также могли бы сформулировать, какоевлияние на эти траектории оказывают силы от окружающих атомов, например, тех,из которых состоят тела шахтеров и скульптора, и, таким образом, предсказатьсуществование и форму статуи. В действительности, такое предсказание следовалобы отнести к атомам по всей планете, вовлеченным, кроме всего прочего, в сложное движение, которое мыназываем Второй Мировой войной. Но даже если бы вы обладали сверхчеловеческой способностьюследовать таким многословным предсказаниям нахождения атома меди в том месте, вы все равно несмогли бы сказать: Да, я понимаю, почему он там находится. Вы просто зналибы, что его попадание туда таким образом неизбежно (или вероятно, или чтоугодно еще), если известны начальные конфигурации атомов и законы физики. Если бы вызахотели понять, почему он там находится, у вас по-прежнему не было бы другоговыбора, кроме как сделать следующий шаг. Вам пришлось бы выяснить все, чтокасается этой конфигурации атомов и их траекторий, из-за которых атом медиоказался именно в этом месте. Такое исследование стало бы творческой задачей,какой всегда является открытие новых объяснений. Вам пришлось бы обнаружить, чтоопределенныеконфигурации атомов подтверждают такие исходящие явления, как руководство ивойна, связанные друг с другом объяснительными теориями высокого уровня. Итолько узнав все эти теории, вы смогли бы полностью понять, почему этот атоммеди находится именно там.
Редукционисты уверены, что законы,управляющие взаимодействием дробноатомных частиц, имеют первостепенную важность,поскольку ониявляются основой иерархии всего знания. Но в реальной структуре научного знанияи в структуре нашего знания в целом такие законы играют гораздо более скромнуюроль.
Pages: | 1 | ... | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ... | 58 | Книги по разным темам